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肖 杰
（广州市净水有限机构广州市沥滘污水处理厂，广东广州 510290)
文案原标题为《矩形二沉池非金属链板刮泥机系统的故障分析》，本文有删减。
广州市沥滘污水处理厂二期工程设计规模30万m3/d，污水处理采用改良A2/O生化池+周进周出矩形二沉池工艺，共布设20格矩形沉淀池（56 m×11 m×4.6 m），每格安装1套纵向非金属链板式刮泥机。其结构是由于刮泥板、链条、链轮和电动机等构成，两端分别安装于沉淀池两侧的传动链条上，由动力链轮带动链条，使刮泥板持续地将池底的污泥传送到排泥槽内，同期将池面上的浮渣刮除到撇渣管内排走。
本设备与国内现有同类型的刮泥机相比较，优点是整机所有零部件都是由于非金属材料制成，质量小、防腐性能好。然则，非金属链板式刮泥机不耐污泥冲击，对泥水的需求较高，以及守护时间比较长等都大大限制了非金属链板刮泥机的推广与应用。本文将对非金属链板式刮泥机适用性进行讨论。
1
刮泥机的介绍
1.1
刮泥机的结构
广州市沥滘污水处理厂二期矩形二沉池的刮泥机，其结构是由于刮泥板、链条、链轮和电动机等构成，两端分别安装于沉淀池两侧的传动链条上，由动力链轮带动链条，使刮泥板持续地将池底的污泥传送到排泥槽内，同期将池面上的浮渣刮除到撇渣管内排走（如图1所示）。 
图1 刮泥机结构
1.2
矩形二沉池平面结构
广州市沥滘污水处理厂二期矩形二沉池是由于5号二沉池和6号二沉池构成，每池分十条生产线，每条生产线安装一台非金属链板式刮泥机。3号生化池在5号二沉池的3号和8号生产线位置进泥水。4号生化池在6号二沉池的3号和8号生产线位置进水。泥水从3号和8号生产线位置进入后经过廊道进行配水（如图2所示）。 
图2 二沉池平面图
1.3
刮泥机故障的原理
在实际生产中，二沉池非金属链板刮泥机平常的故障有剪力销的断裂、非金属链条的断裂和非金属链条的脱链等，这些故障都是刮泥机运行阻力过大引起的，而运行阻力的重点源自便是污泥负荷，因此呢二沉池污泥负荷的体积决定了刮泥机的故障频率。
2
刮泥机故障原由分析
2.1
进水污泥量导致的故障
2.1.1水量过大导致的故障
在污泥浓度必定的状况下，进水量越大，二沉池刮泥机的污泥负荷越大。进水量过大时，就会引起刮泥机出现故障。影响二沉池进水量的外边原因有非常多，如下雨时节，进入二沉池的泥水自然增大；又如居民用水的高峰时期，进入二沉池的泥水亦会增大。
影响二沉池进水量的还有内部原因，其中重点是人为原因，例如强行增大污水处理量，亦会增多进入二沉池的泥水。广州市沥滘污水厂二期设计处理量为30万m3/d，为了完成污水处理任务，有时会人为加大处理量到40万m3/d，此时刮泥机就容易负荷过大。再者，非金属材料还有“老化”现象出现，运用两年后的链节，其抗拉强度衰减10%上下。因此，随着时间推移，刮泥机的污泥负荷能力亦会逐步减小。
2.1.2污泥浓度过大导致的故障
在进水量一按时，泥水浓度越大，二沉池刮泥机的污泥负荷越大；浓度过大时，就会引起刮泥机出现故障。产生这些现象的原由重点如下：
第1，人为加强污泥浓度。有时按照生产必须，会人为加强污泥浓度。当二沉池悬浮物浓度SS＞16 g/L时，刮泥机的故障频率会显著变大，重点表此刻刮泥机断销的频率变大。
第二，实质生产中，会按照必须投加海量的硫酸铝，以加强除磷效果。硫酸铝本身拥有混凝的功效，海量硫酸铝的投加，容易使污泥形成体积比很强的污泥团。同期，硫酸铝本身带有必定的粘性，这使形成的污泥团亦带有必定粘性。因此呢，拥有粘性的大体积污泥团会增多刮泥机的污泥负荷。
第三，广州市沥滘污水处理厂进水含有海量丝状物。丝状物经过硫酸铝和污泥的相互功效后，会形成体积大的固体物质，这亦会增多刮泥机的污泥负荷。
2.1.3二沉池局部负荷过重导致的故障
广州市沥滘污水处理厂二期矩形二沉池无配备配水井，这很容易引起污泥负荷分配不均匀。由表1可知，无配水井的矩形二沉池存在有污泥负荷分配不均匀的状况。而污泥负荷与刮泥机的故障频率呈正比。
矩形二沉池的进泥水位置是3号和8号二沉池，3号和8号刮泥机的故障次数并非最多，说明水流带走了大部分的污泥负荷。随着水流从3号和8号向两边扩散，水流速逐步减慢，污泥浓度逐步增大，污泥负荷亦随之增大。由表1可知，2号、4号刮泥机的故障频率要高于3号刮泥机。7号、9号刮泥机的故障频率要高于8号刮泥机。
从3号和8号二沉池流进的泥水汇集于5号、6号二沉池，即5号、6号二沉池之间的泥水流速最慢，因此呢污泥负荷最大。表1中亦表示5号、6号刮泥机的故障频率为最高。
从3号和8号二沉池流进的泥水是经过一条矩形廊道分别进入各二沉池的。污泥会沉降在廊道之间，使廊道底部呈现起伏的山脉结构。这种结构亦会影响污泥负荷的分布。
基于生产必须，会让某些二沉池临时停产。二沉池停产，总进水量无变化，会引起二沉池的平均污泥负荷加大；另外，二沉池停产还会改变泥水的流速，改变污泥负荷的分配，其它二沉池刮泥机就容易出现故障。
2.2
刮泥板倾斜故障
2.2.1二沉池底的污泥分布
二沉池底的污泥分布不均匀是引起刮泥机故障多发的原由之一。在实质生产中，刮泥板倾斜故障出现的频率非常高。据不完全统计，平均每2个月就会出现一次刮泥板倾斜故障，并且随着时间增多，故障频率持续增大，其原由是多方面的。
非金属链板刮泥机的刮泥板都是在二沉池池底运转的。因为泥水分离的功效，池底会分布海量的污泥，池底刮泥板会同期受到来自池底污泥的阻力。虽然有多块刮泥板能够分散每块刮泥板受到的污泥负荷，但总污泥负荷并无分散。
将相邻的非金属链板之间的空间看做一个会移动的小格，因为二沉池底的污泥分布不均匀，有些小格中的污泥会较多，其余较少，从而引起链板之间的受力不均匀。
二沉池底的污泥分布不均匀重点表此刻靠近进水的污泥分布较多，较远地区的污泥分布则较少。同期，靠近排泥管出口处的污泥分布较少，较远地区分布较多。池底污泥分布不均匀会引起刮泥板受力不均匀，污泥分布多则污泥负荷很强；污泥分布少，则污泥负荷较小。刮泥机刮泥板受力不均匀，刮泥板就会偏向污泥负荷小的方向，此时刮泥板会倾斜。刮泥板倾斜致使非金属链条脱链。
2.2.2链条变形
诱发刮泥板倾斜故障另一一个原因是链条变形。随着时间推移，非金属链条会出现老化的现象，链条的抗拉力会减弱。在强大的拉力下，链条会出现形变（例如变长）。链条的形变使得刮泥板出现倾斜，从而诱发非金属链条脱链。
2.3
二沉池排泥系统
广州市沥滘污水处理厂二期二沉池的排泥系统采用的是水压排泥的方式，污泥从池底的排泥管排出。排泥管排泥容易出现堵塞。其堵塞一般有两种状况。
2.3.1大体积固体物质堵塞。
污泥含有很强体积的固体物质时，例如石头，木屑，饮料瓶等，会堵塞排泥孔。广州市沥滘污水处理厂二期是A2/O工艺，实质运行中会投加海量的硫酸铝，一方面能够加强除磷的效果，另一方面拥有混凝功效。硫酸铝的海量投加会促进污泥形成很强的污泥团，从而堵塞排泥孔。其次，进水中含有的海量丝状物经和硫酸铝与污泥的相互功效后，形成很强的固体物质亦会堵塞排泥管。
2.3.2固体物质的沉积性堵塞。
当排泥管的泥水流速不足以带动固体物质时，固体物质则会沉积在排泥管中，从而堵塞排泥管。
二期二沉池采用的是靠水压进行排泥的方式，出泥口泥水的流速取决于二沉池液位与出泥口的高度差。对于较松散的污泥，二沉池的高度差是足够的。但如要保持相同的出水流速，泥水的粘度越大，必须的高度差则越大；泥水的密度越大，必须的高度差越大；泥块的体积越大，必须的高度差越大。简言之，在相同的高度差下，泥水的粘度、密度、污泥块体积决定了出水流速。
广州市沥滘污水处理厂在实质生产中投入了海量的硫酸铝，海量硫酸铝的投加加强了泥水的粘度。泥水的粘度越大，泥水在排泥管中的流动速度越慢。同期，亦使污泥更易形成体积很强的污泥块。
一方面水流速度变慢，另一方面污泥重量变大，这就使污泥淤积在排泥管中，久而久之排泥管容易堵塞。排泥管堵塞若未即时排泥，二沉池底污泥的堆积增大了刮泥机的污泥负荷，则会让刮泥机显现故障。
3
二沉池非金属链板刮泥机系统的评估
3.1
非金属链板式刮泥机的评估
非金属链板式刮泥机与国内现有同类型的刮泥机相比较，其优点是整机所有零部件都由非金属材料制造，质量小、防腐性能好。但缺点亦很显著。
（1）守护时间比较长。由表1可知，虽然刮泥机的停机次数不多，然则停机时间却很长。平均停一次机的维修时间为15 d。
（2）对泥水的需求较高。泥水中不可含有太多体积很强的固体物质，例如丝状物（注：丝状物通常达到60 公斤），体积很强的泥团，石头，木块等。否则会负荷过大，导致剪力销断裂，非金属链条断裂等故障。
（3）不耐污泥冲击。非金属链板式刮泥机对污泥负荷是非常敏锐的，不可承受过大的污泥负荷冲击。
（4）对二沉池需求较高。第1，二沉池池底的污泥要均匀分布，否则刮泥板会因受力不均出现倾斜。第二，二沉池必要要即时排泥，否则刮泥机会负荷过大从而停机。
3.2
矩形平流式周进周出二沉池的评估
平流式周进周出矩形二沉池尚有如下不足之处。
（1）在无配水井的状况下，进出水配水很难均匀。
（2）二沉池池底污泥分布很难均匀。
（3）广州市沥滘污水处理厂二期二沉池采用的是水压排泥方式。二沉池采用排泥管排泥是很容易堵塞的。采用水压排泥方式又因水压不足，泥水流速不足产生排泥管污泥沉积堵塞。
3.3
矩形周进周出二沉池非金属链板刮泥机系统的评估
非金属链板式刮泥机抗拉强度的破断力较低，在运行过程中容易拉断，因此它对污泥负荷尤其敏锐。
刮泥机污泥负荷与刮泥机的故障频率是正关联的。污泥负荷大的生产线故障次数就多，显示二沉池的污泥负荷是不均匀的。而污水处理任务繁重的污水处理厂尤其容易显现污泥负荷短期内过大的状况（污泥负荷冲击），因此呢非金属链板式刮泥机不适用于污水处理任务繁重的污水处理厂。
安装有水压排泥管的矩形二沉池，排泥管重点适用于较为松散的泥。实质生产中，尤其是大型污水处理厂，难以保准泥的松散度又或是异物进入污水厂，例如工艺掌控欠好，添加太多的硫酸铝，丝状物的进入等等，因此呢排泥管堵塞是经常出现的。广州市沥滘污水处理厂每一个月都会冲洗一次排泥管，防止排泥管堵塞。
因为非金属链板式刮泥机对污泥负荷非常敏锐，不适用于污水处理任务繁重的污水处理厂，而利用排泥管和水压排泥的矩形二沉池不适用大型污水处理厂，由于容易堵塞排泥管。
综上所述，周进周出矩形二沉池+非金属链板式刮泥机的二沉池系统只适用于中小型污水处理厂并且污水处理任务不繁重的污水处理厂。
4
意见和办法
相关广州市沥滘污水处理厂的实践经验，仅供参考。虽然办法行之有效，但仍需消耗海量的人力成本。
4.1
排泥管
排泥管要定时冲洗，如每月一次，保证排泥管不被堵塞；加强巡查，一旦发掘排泥管堵塞，立即进行冲洗。
4.2
池底污泥分布
第1，倘若池底污泥没法即时排出，能够利用放空阀短时加强排泥，以避免污泥积聚。
第二，针对池底污泥分布不均匀的状况，能够适当调节进水槽的孔洞，如适当堵塞有些孔洞来平均污泥分布。
4.3
进水量
针对非金属链板式刮泥机要严格掌控进水量和浓度，尽可能不超出设计值的范围。通常来而言，污泥负荷取刮泥机设计值的80%~90%运行效果较好。
4.4
刮泥板
能够安装相应的平衡系统来监测刮泥板的平衡状态，一旦显现倾斜，要即时调节或更换链条。
4.5
排泥方式
实践证明，运用单一的水压排泥方式并不可进行有效的排泥。能够设计混合排泥方式，在污泥最容易聚集的地区采用排泥泵排泥，其他地区则用水压排泥，这般排泥效果较好。
5
结语
非金属链板式刮泥机与国内现有同类型的刮泥机相比较，优点是整机所有零部件都是由于非金属材料制造，质量小、防腐性能好。然则其抗拉强度的破断力较低，在运行过程中容易拉断。另一，非金属材料还有“老化”现象出现，运用两年后的链节，其抗拉强度衰减10%上下。这些作为了二沉池系统最薄弱的环节。
因为非金属链板式刮泥机的抗拉强度较低，因此它对污泥负荷尤其敏锐。导致污泥负荷增大的原因有进泥水量，污泥浓度，泥水分配，池底污泥分布和排泥系统的效率。
非金属链板式刮泥机（1）守护时间比较长；（2）对泥水的需求较高；（3）不耐污泥冲击；（4）对二沉池需求较高。而矩形二沉池（1）进出水配水很难均匀；（2）二沉池池底污泥分布很难均匀。（3）排泥系统的效率不高，容易出现堵塞。综合以上原因，咱们得出周进周出矩形二沉池+非金属链板式刮泥机的二沉池系统只适用于中小型污水处理厂并且污水处理任务不繁重的污水处理厂。
从沥滘污水处理厂的工程实例来看，针对进水含有较多杂质的污水厂以及污水处理任务比较繁重的污水厂，必须小心选择周进周出矩形二沉池+非金属链板式刮泥机的二沉池系统。 
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发表于 2024-8-4 16:10:51